A study of the correlations structure-coloration properties of poly (lactic acid) fibers

Etude des corrélations structure-propriétés tinctoriales des fibres d'acide polylactique (PLA)

Mohammad-Bassem Bilal (1)

1 LPMT - Laboratoire de Physique et Mécanique Textiles

The fibers of poly (lactic acid) (PLA), derived from annually renewable agricultural resources, had a great potential when they were first introduced into the market as they have the advantages of synthetic fibers, as well as they are biodegradable. Some current challenges and limitations associated with these new fibers have constrained their popularity, especially when they were dyed. They easily become saturated leading to pastel shades and their washfastness is poor. We verified that the crystallinity of PLA fibers is comparable to that of conventional polyester (55 - 60% at worst). However, this crystallinity has increased during the wet treatment, especially dyeing, which may be due to the hydrolysis of amorphous regions. Rapid stricke of the dye means that the amorphous regions are barely oriented (hence X-ray background intensity is really flat) and they do not retain the dye molecules.The adsorption isotherms also show that there is no adsorption but it is a "solution" as they are of the Nernst type and the dye fixation decreases with increasing temperature. But each wet treatment leads to a fiber hydrolysis which causes a loss of dye and a slow loss of mechanical properties of the fiber. The latter phenomenon is relatively long leading to a hypothesis that the hydrolysis by side-group elimination would be faster than the degradation of weak points in the macromolecular polymer chains.

Les fibres d'acide polylactique (PLA), issues de ressources agricoles renouvelables, ont suscité à leur apparition un grand intérêt car il s'agit de fibres ayant les avantages des fibres synthétiques. Or très vite des inconvénients sont apparus en particulier lors de leur teinture : elles se saturent très facilement conduisant a des nuances pastel et les solidités aux lavages des teintures sont médiocres. Nous avons vérifié que la cristallinité des fibres de PLA est du même ordre de grandeur que celle du polyester classique (55- au pire 60%). Par contre les traitements aqueux type teinture font croître cette cristallinité, peut-être par hydrolyse des zones amorphes. Mais la teinture est très rapide, ce qui signifierait que les zones amorphes sont à peine orientées ce qui est confirmé par RX (un fond continu vraiment plat) et de ce fait elles ne retiennent pas le colorant. Les isothermes d'adsorption montrent également qu'il n'y a pas d'adsorption mais « solution » puisqu'elles sont de type Nernst et que la fixation de colorant décroît avec la croissance de la température. En plus, à chaque traitement aqueux de la fibre est hydrolysée ce qui entraîne une perte de colorant et une réduction lente des propriétés mécaniques de la fibre. Ce dernier phénomène étant relativement long d'où nous avons formulé une hypothèse que l'hydrolyse des bouts de chaine serait plus rapide que celle des milieux de chaine.

Mots clés: Hydrolysis of the polymer; Dyeing of polylactic acid; Polymer degradation; Structural Change; Buffer

Mots clés: Solution tampon; WAXS; SAXS; Teinture de l'acide polylactique; Dégradation du polymère; Hydrolyse du polymère; Changement structurel; DSC

Domaines: Autre

Mohammad-Bassem Bilal. Etude des corrélations structure-propriétés tinctoriales des fibres d'acide polylactique (PLA). Autre. Université de Haute Alsace - Mulhouse, 2010. Français. ⟨NNT : 2010MULH3528⟩. ⟨tel-00712551⟩